(57)【要約】【課題】光電変換効率の高い光電変換装置を提供すること。【解決手段】光電変換装置２１は、基板１と、基板１上に設けられた、金属元素を含む複数の下部電極２と、複数の下部電極２上に設けられ下部電極２上で互いに分離した、カルコゲン化合物半導体を含む複数の光電変換層３３と、下部電極２と光電変換層３３との間に設けられた、上記金属元素と上記カルコゲン化合物半導体に含まれるカルコゲン元素とを含む金属カルコゲン化合物層８と、光電変換層３３上に設けられた上部電極５と、複数の光電変換層３３間で上部電極５と下部電極２とを、金属カルコゲン化合物層８を介さずに電気的に接続する接続導体７と、を具備する。
2011040461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた、金属元素を含む複数の下部電極と、
前記複数の下部電極上にそれぞれ設けられた、カルコゲン化合物半導体を含む複数の光電変換層と、
前記複数の光電変換層上にそれぞれ設けられた複数の上部電極と、
隣り合う前記光電変換層間で一方の前記上部電極を他方の前記下部電極に電気的に接続する接続導体とを備え、
前記接続導体は、前記金属元素および前記カルコゲン化合物半導体に含まれるカルコゲン元素を含む第１金属カルコゲン化合物層を介して前記下部電極に接続された第１接続部と、前記第１金属カルコゲン化合物層を介さずに前記下部電極に接続された第２接続部とを有することを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記接続導体は金属ペーストの固化物であることを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記上部電極上に、前記接続導体に接続された集電電極が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記基板を平面視して、前記第１接続部の面積は、前記第２接続部の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記下部電極と前記光電変換層との間に、前記金属元素および前記カルコゲン元素を含む第２金属カルコゲン化合物層をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記下部電極は、前記接続導体側の表面に凹部を有しており、前記第１接続部および前記第２接続部のうち少なくとも一方が前記凹部内に位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光電変換装置。
【請求項７】
隣り合う前記光電変換層の間に位置する前記下部電極の前記基板と反対側の表面に、前記金属元素および前記カルコゲン元素を含む第３金属カルコゲン化合物層をさらに設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記接続導体は、前記光電変換層内に設けられた細長い形状の間隙部に配置されており、
前記第１金属カルコゲン化合物層は、前記間隙部の長手方向に沿うように設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記第１金属カルコゲン化合物層は、前記間隙部の長手方向に沿う端部に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
金属元素を含む複数の下部電極が設けられた基板上に、カルコゲン化合物半導体の前駆体を形成する工程と、
前記前駆体を加熱することにより、前記下部電極上に前記金属元素と前記カルコゲン化合物半導体に含まれるカルコゲン元素とを含む第１金属カルコゲン化合物層を形成するとともに、前記第１金属カルコゲン化合物層上に前記カルコゲン化合物半導体を含む光電変換層を形成する工程と、
前記光電変換層上に上部電極を形成する工程と、
前記下部電極上で、前記上部電極、前記光電変換層および前記第１金属カルコゲン化合物層の一部を除去する工程と、
前記上部電極を前記下部電極に接続するように接続導体を形成する工程とを備え、
前記接続導体を形成する工程において、前記第１金属カルコゲン化合物層を介して前記下部電極に接続する第１接続部および前記第１金属カルコゲン化合物層を介さずに前記下部電極に接続する第２接続部を形成することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項１１】
前記下部電極上で、前記第１金属カルコゲン化合物層の一部、前記光電変換層および前記上部電極を除去する工程は、メカニカルスクライブ加工で行なうことを特徴とする請求項１０記載の光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルコゲン化合物半導体層を有する光電変換装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電等に使用される光電変換装置は、様々な種類のものがあるが、ＣＩＳ系（銅インジウムセレナイド系）に代表されるカルコパイライト系光電変換装置は比較的低コストで太陽電池モジュールの大面積化が容易なことから、研究開発が進められている。【０００３】
このカルコパイライト系光電変換装置は、光吸収層として二セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）等のカルコゲン化合物半導体層（カルコパイライト系化合物半導体層）とバッファ層として硫化カドミウム等の混晶化合物半導体を備えている。さらに、このような光電変換装置は、バッファ層上に上部電極としての透明導電膜を有する。さらに、このような光電変換装置は、透明導電膜上に銀グリッド電極を有する。そして、このような光電変換装置では、溝部内にも透明導電膜および銀グリッド電極を形成して接続導体としている。この接続導体は、一方の光電変換セルの上部電極と他方の光電変換セルの下部電極とを電気的に接続している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３７３９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光吸収層を構成するカルコゲン化合物半導体層は比較的脆く、溝部の加工時に光吸収層の剥離が生じ、それが原因となって、接続導体と下部電極との接続不良が生じやすくなる。このような接続不良は、光電変換装置の光電変換効率の低下を起こす場合がある。そのため、上記のような接続不良の発生を低減し、光電変換装置の光電変換効率を高めることが求められている。【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的は光電変換効率の高い光電変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光電変換装置に係る一実施形態は、基板と、前記基板上に設けられた、金属元素を含む複数の下部電極と、前記複数の下部電極上にそれぞれ設けられた、カルコゲン化合物半導体を含む複数の光電変換層とを有している。さらに、本実施形態では、前記複数の光電変換層上にそれぞれ設けられた複数の上部電極と、隣り合う前記光電変換層間で一方の前記上部電極を他方の前記下部電極に電気的に接続する接続導体とを備えている。さらに、本実施形態において、前記接続導体は、前記金属元素および前記カルコゲン化合物半導体に含まれるカルコゲン元素を含む第１金属カルコゲン化合物層を介して前記下部電極に接続された第１接続部と、前記第１金属カルコゲン化合物層を介さずに前記下部電極に接続された第２接続部とを有する。【０００８】
本発明の光電変換装置の製造方法に係る一実施形態は、金属元素を含む複数の下部電極が設けられた基板上に、カルコゲン化合物半導体の前駆体を形成する工程と、前記前駆体を加熱することにより、前記下部電極上に前記金属元素と前記カルコゲン化合物半導体に含まれるカルコゲン元素とを含む第１金属カルコゲン化合物層を形成するとともに、前記第１金属カルコゲン化合物層上に前記カルコゲン化合物半導体を含む光電変換層を形成する工程とを備えている。さらに、本実施形態では、前記光電変換層上に上部電極を形成する工程と、前記下部電極上で、前記上部電極、前記光電変換層および前記第１金属カルコゲン化合物層の一部を除去する工程と、前記上部電極を前記下部電極に接続するように接続導体を形成する工程とを備えている。さらに、本実施形態では、前記接続導体を形成する工程において、前記第１金属カルコゲン化合物層を介して前記下部電極に接続する第１接続部および前記第１金属カルコゲン化合物層を介さずに前記下部電極に接続する第２接続部を形成している。
【発明の効果】
【０００９】
上述の光電変換装置および光電変換装置の製造方法によれば、接続導体と下部電極との接続を良好にし、高い光電変換効率を有する光電変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の光電変換装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の光電変換装置の断面図である。
【図３】第１金属カルコゲン化合物層の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の光電変換装置の製造方法の実施の形態の一例を示す工程ごとの断面図である。
【図５】本発明の光電変換装置の製造方法の実施の形態の他の例を示す工程ごとの断面図である。
【図６】本発明の光電変換装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図７】本発明の光電変換装置の実施の形態の他の例を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係る光電変換装置の構造を示す斜視図であり、図２はその断面図である。光電変換装置２１は、基板１と、下部電極２と、光電変換層３３と、上部電極５と、接続電極７と、第１金属カルコゲン化合物層８ａと、第２金属カルコゲン化合物層８ｂとを含んでいる。本実施形態において光電変換層３３は、光吸収層３とこれにヘテロ接合されたバッファ層４とを具備する例を示しているが、これに限定されない。光電変換層３３は、少なくとも下部電極２側の部位がカルコゲン化合物半導体を含んでいればよい。よって、光電変換層３３は下部電極２側からカルコゲン化合物半導体を含むバッファ層４および光吸収層３を積層したものであってもよく、異なる導電型の半導体層がホモ接合されたものであってもよい。また、上部電極５は半導体層であってもよく、いわゆる窓層と呼ばれるものであってもよい。
【００１２】
図１、図２において、光電変換装置２１は、複数並べて配置された光電変換セル２０を有する。そして、光電変換セル２０の上部電極は、光吸収層３およびバッファ層４をまたがるように設けられた接続導体７によって、隣接する光電変換セル２０の下部電極２が延出された部位と電気的に接続されている。換言すれば、接続導体７は、隣り合う光電変換層３３間で一方の光電変換セル２０の上部電極５と、他方の光電変換セル２０の下部電極２とを電気的に接続している。これにより、隣接する光電変換セル２０同士は、図１中のＸ方向に沿って直列接続される。なお、一つの光電変換セル２０内において、接続導体７は光吸収層３およびバッファ層４をまたがるように設けられており、上部電極５と下部電極２とで挟まれた光吸収層３とバッファ層４によって光電変換が行なわれる。
【００１３】
基板１は、光吸収層３等を支持するためのものである。基板１に用いられる材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂および金属等が挙げられる。このような基板１としては、例えば、厚さ１〜３ｍｍ程度の青板ガラス（ソーダライムガラス）を用いることができる。
【００１４】
下部電極２は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）または金（Ａｕ）等の金属またはこれらの金属積層構造体が用いられる。下部電極２は、基板１上にスパッタリング法または蒸着法等で厚さ０．２〜１μｍ程度に形成される。
【００１５】
光吸収層３は、カルコゲン化合物半導体を含む。カルコゲン化合物半導体とは、カルコゲン元素である硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）またはテルル（Ｔｅ）を含む化合物半導体である。例えば、カルコゲン化合物半導体としては、Ｉ-III-VI化合物半導体やII-VI化合物半導体がある。I-III-VI化合物半導体とは、Ｉ-Ｂ族元素（１１族元素ともいう）とIII-Ｂ族元素（１３族元素ともいう）とVI-Ｂ族元素（１６族元素ともいう）との化合物半導体であり、カルコパイライト構造を有し、カルコパイライト系化合物半導体と呼ばれる（ＣＩＳ系化合物半導体ともいう）。II-VI化合物半導体とは、II-Ｂ族（１２族元素ともいう）とVI-Ｂ族元素との化合物半導体である。光電変換効率を高めるという観点からは、カルコパイライト系化合物半導体であるＩ-III-VI化合物半導体を用いてもよい。
【００１６】
I-III-VI化合物半導体としては、例えば、二セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２）、二セレン化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２）、二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２）、二イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ２）が挙げられる。また、カルコパイライト系化合物半導体は、薄膜の二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム層を表面層として有する二セレン化銅インジウム・ガリウム等の多元化合物半導体薄膜であってもよい。
【００１７】
光吸収層３は、例えば、ｐ型の導電型を有する厚さ１〜３μｍ程度の薄膜である。また、光吸収層３がI-III-VI化合物半導体から成る場合、その表面にヘテロ接合を形成するためのバッファ層４を有してもよい。バッファ層４としては、例えば、硫化カドミウム（ＣｄＳ）や硫化インジウム（ＩｎＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等の混晶化合物半導体がある。
【００１８】
下部電極２と光吸収層３との間に、下部電極２に含まれる金属元素と光吸収層３に含まれるカルコゲン元素とを含む第２金属カルコゲン化合物層８ｂが設けられている。この第２金属カルコゲン化合物層８ｂの厚みは、１ｎｍ〜１μｍ程度である。また、光吸収層３と下部電極２との密着性を向上させ、光吸収層３と下部電極２との電気的接続を良好にするという観点から、第２金属カルコゲン化合物層８ｂの厚みは、５ｎｍ〜２００ｎｍとしてもよい。第２金属カルコゲン化合物層８ｂは、例えば、下部電極２がモリブデンであり、光吸収層がＳｅを含む化合物半導体である場合、セレン化モリブデン（ＭｏＳｅ２）である。本実施形態では、このような第２金属カルコゲン化合物層８ｂにより、光吸収層３と下部電極２との密着強度を高めることができる。
【００１９】
第２金属カルコゲン化合物層８は、ガス状や固体状のカルコゲン元素を含む原料と下部電極２とを接触させて加熱することにより形成できる。工程を簡略化するという観点からは、光吸収層３を形成する際に、光吸収層３の原料となるカルコゲン元素を用いて、光吸収層３の形成と同時に第２金属カルコゲン化合物層８ｂを形成することが好ましい。
【００２０】
上部電極５は、いわゆる窓層と呼ばれるものを含み、例えば、ｎ型の導電型を有する禁制帯幅が広く且つ透明で低抵抗の材質であればよい。このような材質としては。酸化亜鉛（ＺｎＯ）やアルミニウムやボロン、ガリウム、インジウム、フッ素などを含んだ酸化亜鉛との化合物、錫を含んだ酸化インジウム（ＩＴＯ）や酸化錫（ＳｎＯ２）などの金属酸化物半導体薄膜が挙げられる。また、上部電極５の厚みは、１〜２μｍ程度であればよい。
窓層は光電変換装置２１における一方の電極として見なすことができるため、本実施形態では上部電極５とみなしている。上部電極５は、このような窓層に加えてさらに透明導電膜を形成してもよい。
【００２１】
接続導体７は、光吸収層３およびバッファ層４を貫通し、隣り合う光電変換セル同士において、一方の光電変換セル２０の上部電極５と他方の光電変換セル２０の下部電極２とを電気的に接続する導体である。
【００２２】
ここで、接続導体７は、図１および図２に示すように、第１金属カルコゲン化合物層８ａを介して下部電極２に接続されている第１接続部Ａと、第１金属カルコゲン化合物層８ａを介さず、下部電極２に直接接続されている第２接続部Ｂとを有している。すなわち、本実施形態では、下部電極上２に部分的に設けられた第１金属カルコゲン化合物層８ａが、下部電極２の表面よりも接続導体７の高さ方向（図１中のＺ方向）に向かって接続導体７内に入り込むように設けられている。それゆえ、本実施形態では、第１金属カルコゲン化合物層８ａによるアンカー効果により、下部電極２と接続導体７との密着性を向上させることができるため、光電変換効率を高めることができる。
【００２３】
第１金属カルコゲン化合物層８ａは、上述した第２金属カルコゲン化合物層８ｂと同等の厚みおよび材質であってもよい。図３は、第１金属カルコゲン元素８ａの形状を説明するための模式図である。この第１金属カルコゲン化合物層８ａは、後述する分離溝Ｐ２に相当する間隙部Ｃに臨む下部電極２上に設けられている。なお、図３では、第１金属カルコゲン元素８ａの形状を説明するため、バッファ層４、上部電極５、集電電極６および接続導体７を描いていない。第１金属カルコゲン元素８ａの形状は、例えば、下部電極２側から間隙部Ｃを平面視した図３に示すように、長方形、楕円形または円形状等であればよい。この間隙部Ｃは、光電変換層３３を２つに分離することによりできたものであり、例えば、図３に示すように、Ｙ方向に沿った細長い形状を成している。また、第１金属カルコゲン化合物層８ａは、間隙部Ｃの長手方向に沿うように設けてもよい。これにより、第１金属カルコゲン化合物層８ａは、間隙部Ｃの幅（間隙部Ｃの長手方向と直交する方向における長さ）よりも大きく形成することができるため、アンカー効果をより高めることができる。さらに、第１金属カルコゲン化合物層８ａは、細長い形状を成している場合、図３に示すように、間隙部Ｃの長手方向に沿う端部に設けてもよい。これにより、この端部近傍における光電変換層３３は、下部電極２から剥がれにくくなる。
【００２４】
また、本実施形態では、基板１を平面視して、第１接続部Ａの面積は、第２接続部Ｂの面積よりも小さいほうがよい。換言すれば、本実施形態では、基板１を平面視して、間隙部Ｃにおいて、下部電極２の全体の面積よりも、第１金属カルコゲン化合物層８ａの面積が小さい。このとき、間隙部Ｃにおける下部電極２の全体の面積に対する第１金属カルコゲン化合物８ａの面積比率は、２５％〜４５％がよい。これにより、本実施形態では、上述したアンカー効果を維持しつつ、下部電極２と接続導体７との直接接続によって低抵抗化を実現して、変換効率を高めることができる。このような面積比率は、間隙部Ｃを形成した後、例えば、オージェ電子分光法を用いることで測定できる。また、上記面積比率は、例えば、図１のＺ方向に沿って接続導体７を除去し、第１金属カルコゲン化合物層８ａが露出したときに、上述したオージェ電子分光法で測定してもよい。
【００２５】
接続導体７は、上部電極５と同じ材料であってもよく、金属ペーストを固化したものであってもよい。なお、固化というのは、金属ペーストに用いるバインダーが熱可塑性樹脂である場合の溶融後の固化状態を含み、バインダーが熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等の硬化性樹脂である場合の硬化後の状態をも含む。接続信頼性を高めるという観点からは、Ａｇ等の金属粉を樹脂バインダー等に分散させた金属ペーストを用いることできる。
【００２６】
上部電極５上には、集電電極６を設けてもよい。集電電極６は、例えば、図１、図２に示すように、光電変換セル２０の一端から接続導体７にわたって線状に形成されている。これにより、光吸収層３の光電変換により生じた電荷は、上部電極５を介して集電電極６により集電され、接続導体７を介して隣接する光電変換セル２０に良好に導電することができる。よって、集電電極６が設けられていることにより、上部電極５を薄くしても光吸収層３で発生した電荷を効率よく取り出すことができる。その結果、発電効率を高めることができる。
【００２７】
集電電極６は光吸収層３への光を遮るのを低減するとともに良好な導電性を有するという観点からは、５０〜４００μｍの幅を有してもよい。また、集電電極６は、枝分かれした複数の分岐部を有していてもよい。
【００２８】
集電電極６は、例えば、Ａｇ等の金属粉を樹脂バインダー等に分散させた金属ペーストをパターン状に印刷し、これを乾燥し、固化することによって形成することができる。
【００２９】
次に、本発明の一実施形態に係る光電変換装置の製造方法について図４および図５を用いて説明する。まず、図４に示した光電変換装置２１の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、図４（ａ）に示すように、洗浄した基板１の略全面に下部電極２をスパッタ法などを用いて成膜する。次に、成膜した下部電極２をＹＡＧレーザーなどを用いて分割溝Ｐ１を形成して下部電極２をパターニングする。
【００３１】
その後、図４（ｂ）に示すように、パターニングされた下部電極２上に光吸収層３をスパッタ法や蒸着法、印刷法などを用いて成膜する。この際、光吸収層３の原料であるカルコゲン元素と下部電極２とを反応させ、下部電極２と光吸収層３の界面に金属カルコゲン化合物層８（第１乃至第３金属カルコゲン化合物層）を形成する。
【００３２】
その後、図４（ｃ）に示すように、光吸収層３上にバッファ層４を溶液成長法（ＣＢＤ法）などを用いて成膜する。次に、バッファ層４上に上部電極５を、スパッタ法や有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）などを用いて成膜する。
【００３３】
その後、図４（ｄ）に示すように、メカニカルスクライビングにより、光吸収層３、バッファ層４および上部電極５に分離溝Ｐ２（間隙部Ｃ）を形成する。分離溝Ｐ２は、例えば、下部電極２に設けられた分割溝Ｐ１より０．１〜１．０ｍｍ程度離間して設ける。この分離溝Ｐ２の幅は、例えば、１００〜１０００μｍ程度である。このような幅を有する分離溝Ｐ２は、例えば、４０〜５０μｍ程度のスクライブ幅のスクライブ針を用いてピッチをずらしながら連続して数回にわたりスクライブすることにより形成できる。また、分離溝Ｐ２は、スクライブ針の先端形状を所定の幅に広げスクライブすることにより形成してもよい。また、分離溝Ｐ２は、２本以上のスクライブ針を当接又は近接した状態で固定し、１回〜数回のスクライブを行うことにより形成してもよい。
【００３４】
この分離溝Ｐ２の形成の際、メカニカルスクライビングの強度を調整し、分離溝Ｐ２における金属カルコゲン化合物層８の一部を除去する。ここで、下部電極２上に残存した金属カルコゲン化合物層８が第１金属カルコゲン化合物層８ａである。このように、部分的に金属カルコゲン化合物層８を残存させて得られる第１金属カルコゲン化合物層８ａは、以下の方法で形成できる。例えば、スクライブ加工において、スクライブ針の押し圧力を０．１〜０．５ＭＰａ、速度を２００〜２０００ｍｍ／秒とすればよい。このような条件では、金属カルコゲン化合物層８を除去する力が弱くなるため、下部電極２上に金属カルコゲン化合物層８を残存させることができる。一方で、下部電極２と光電変換層３３との間に位置する金属カルコゲン化合物層８が第２金属カルコゲン化合物層８ｂである。なお、金属カルコゲン化合物層８の除去においては、下部電極２の表面部分をも削っても構わない。これにより、金属カルコゲン化合物層８を安定に除去でき、上述した第２接続部の接続信頼性を高めることができる。また、金属カルコゲン化合物層８の除去方法としては、メカニカルスクライビングに限らず、エッチング等で除去してもよい。
【００３５】
その後、図４（ｅ）に示すように、上部電極５上および分離溝Ｐ２内に、低抵抗化のため銀ペーストなどを印刷することにより集電電極６および接続導体７を形成する。これにより、分離溝Ｐ２において、接続導体７が第１金属カルコゲン化合物層８ａを介して下部電極２に電気的に接続される第１接続部Ａと、第１金属カルコゲン化合物層８ａを介さず、下部電極２と直に接続する第２接続部Ｂとを形成できる。
【００３６】
最後に、図４（ｆ）に示すように、光吸収層３、バッファ層４および上部電極５をメカニカルスクライビングでパターニングして分離溝Ｐ３を形成し、直列接続された複数の光電変換セル２０を有する光電変換装置２１を形成する。この分離溝Ｐ３の形成においては、金属カルコゲン化合物層８を除去しても残存させても構わない。このとき、この分離溝Ｐ３の形成において、金属カルコゲン化合物層８を残存させて第３金属カルコゲン化合物層８ｃを設ける形態とすれば、分離溝Ｐ３における下部電極２を第３金属カルコゲン化合物層８ｃで保護することができる。その結果、本実施形態では、外部から侵入する水分により下部電極２の腐食の発生を低減することができるため、信頼性を向上させることができる。この第３金属カルコゲン化合物層８ｃは、分離溝Ｐ３に露出する下部電極２全体を覆うように設けると、より耐湿性を高めることができる。上述したメカニカルスクライブで分離溝Ｐ３を形成する場合、第３金属カルコゲン化合物層８ｃを設けるには、例えば、スクライブ針の押し圧力を０．０２〜０．０５ＭＰａ、速度を１００〜１５００ｍｍ／秒とすればよい。このような条件では、第３金属カルコゲン化合物層８ｃを下部電極２上に残しつつ、光吸収層３、バッファ層４および上部電極５を除去することができる。また、スクライブ針の速度は、光吸収層３、バッファ層４および上部電極５を分離溝Ｐ３からより確実に除去するという観点から、１００〜５００ｍｍ／秒であればよい。
【００３７】
また、図４（ｃ）において上部電極５を形成する前にメカニカルスクライビングで分離溝Ｐ２のみを形成した後、上部電極５を形成してもよい。このとき、分離溝Ｐ２内にも上部電極５を形成してこれを接続導体７としてもよい。また、図４（ｃ）のように、分離溝Ｐ２を形成する前に、バッファ層４および上部電極５を形成してもよい。これにより、バッファ層４が良好な状態で上部電極５が形成されることとなり、バッファ層４と上部電極５との電気的な接続を良好にすることができる。これにより、光電変換効率を高めることができる。また、図４（ｃ）に示した方法では、分離溝Ｐ２の形成時に発生する削りカスなどによるバッファ層４の表面の劣化を低減できる。
【００３８】
このようにして、裏面側から基板１、下部電極２、光吸収層３、バッファ層４、上部電極５の順に積層した構造を有する光電変換セル２０が形成される。そして、光電変換装置２１は、この光電変換セル２０が複数、電気的に接続され集積化された構造を有している。
【００３９】
また、図５に光電変換装置２１の製造方法の他の実施形態を示す。図５（ａ）〜（ｃ）は図４（ａ）〜（ｃ）と同様である。図５で示した形態は、図５（ｄ）において分離溝Ｐ２を形成する際、分離溝Ｐ３も形成している点で図４の製造方法と異なる。この場合、分離溝Ｐ２、Ｐ３の形成を一度の工程ででき、工程を簡略化できる。その後、図５（ｅ）に示すように、上部電極５上および分離溝Ｐ２内に、低抵抗化のため銀ペーストなどの金属ペーストを印刷することにより集電電極６および接続導体７を形成する。このとき、分離溝Ｐ２と分離溝Ｐ３との間の光吸収層３およびバッファ層４は、上記金属ペーストが濡れ広がって隣接する光電変換セル２０と接触しないようにするための防護壁として作用させることができる。
【００４０】
このような光電変換装置２１の製造方法では、接続導体７を形成するための分離溝Ｐ２と、光電変換セル２０同士を分離するための分離溝Ｐ３とを一度の工程で形成し、その後、分離溝Ｐ２に金属ペーストで接続導体７を形成している。そのため、このような製造方法では、工程を簡略化できる。
【００４１】
次に本発明に係る光電変換装置の構造の他の実施形態について説明する。図６に示す光電変換装置３１は、図１、図２の光電変換装置２１に対して、光吸収層３、バッファ層４を分離する分離溝が１つの分離溝Ｐ２’である点が異なる。なお、光電変換装置２１と同じ構成のものには同じ符号を付している。そして、光電変換装置３１においては、分離溝Ｐ２’内で接続導体７が隣接する光電変換セル３０に接触しないように形成されている。これにより、分離溝Ｐ３の形成工程を省略でき、工程を簡略化できる。
【００４２】
このような接続導体７は、分離溝Ｐ２’に金属ペーストを分離溝Ｐ２’の略半分を覆うように形成する。金属ペーストは分離溝Ｐ２’内に塗布された後、流動して隣接する光電変換セル３０に接触しないよう、適度な粘度を有するものを用いればよい。
【００４３】
また、図７に示す光電変換装置４１は、図１、図２の光電変換装置２１に対して、間隙部Ｃに相当する分離溝Ｐ２’に露出する下部電極２の表面に凹部が形成されている点が異なる。なお、光電変換装置２１と同じ構成のものには同じ符号を付している。光電変換装置４１では、第１接続部Ａ’および第２接続部Ｂ’が凹部内に位置している。このように、第１接続部Ａ’および第２接続部Ｂ’が凹部内に位置するような光電変換装置４１では、接続導体７のアンカー効果をより高めることができるため、下部電極２と接続導体７との密着性を高めることができる。さらに、光電変換装置４１では、接続導体７が凹部の内側面とも接続されるようになるため、接触抵抗を小さくすることができる。その結果、本実施形態では、取り出す電流を増大することができるため、変換効率を向上させることができる。
【００４４】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【符号の説明】
【００４５】
１：基板
２：下部電極
３：光吸収層
３３：光電変換層
４：バッファ層
５：上部電極
６：集電電極
７：接続導体
８：金属カルコゲン化合物層
８ａ：第１金属カルコゲン化合物層
８ｂ：第２金属カルコゲン化合物層
８ｃ：第３金属カルコゲン化合物層
２０、３０、４０：光電変換セル
２１、３１、４１：光電変換装置
【図１】
2011040461.tif 000003
【図２】
2011040461.tif 000004
【図３】
2011040461.tif 000005
【図４】
2011040461.tif 000006
【図５】
2011040461.tif 000007
【図６】
2011040461.tif 000008
【図７】
2011040461.tif 000009
【国際調査報告】
2011040461.tif 000010
2011040461.tif 000011